Sultan Birinci Abdülaziz 8 Şubat 1830 tarihinde İstanbul'da doğdu.

Babası Sultan İkinci Mahmud, annesi Pertevniyal Valide Sultan'dır. Ela gözlü, beyaza yakın kumral tenli, sert bakışlı ve top sakallıydı.

Ağabeyi Sultan Birinci Abdülmecid'in vefatı üzerine 25 Haziran 1861 günü tahta çıktığında 31 yaşındaydı. İsrafçı bir padişah olarak tanınmasına rağmen, çok sade giyinir, sarayda bir terlik, bir entari ile dolaşırdı.

Babası öldüğü zaman dokuz yaşlarındaydı. Ancak ağabeyi Sultan Birinci Abdülmecid, onun eğitimine gerektiği gibi dikkat etti. Şehzadeliği sırasında rahat ve korkusuz bir hayat sürdü.

Çok iyi Fransızca konuşurdu. Şiire ve müziğe de ilgisi vardı. Kendine ait besteleri vardır. Resim yapma kabiliyeti de çok üstün olan Sultan Birinci Abdülaziz, Osmanlı donanmasına ısmarlayacağı gemilerin planını bizzat kendisi çizmişti.

Ok atmayı, ata binmeyi, avlanmayı ve özellikle güreşmeyi çok severdi. Güçlü, kuvvetli ve pehlivan yapılıydı. En iyi pehlivanlarla güreşir ve sırtlarını yere getirirdi.

Abdülaziz tahta çıktığında Osmanlı Devletinde dış borç sorunu vardı. Hazine boşalmış ve Osmanlı Devletinin eski görkemli dönemleri geride kalmıştı. Osmanlı içinde yaşayan milletler Fransız İhtilalinin getirdiği özgürlükçü ve milliyetçi duygulardan ve Avrupalı devletlerin kışkırtmaları sonucunda yeniden ayaklanmaya başlamışlardı.

Güreş, cirit, av ve bilek güreşi sporlarına meraklı olan padişahın tahtta kaldığı sürece en çok üzerinde çalıştığı konu Osmanlı Donanması'nın modernizasyonu idi. Bu nedenle o dönemlerde Avrupa devletlerinden alınan kredilerin çoğu bu konuda harcandı. Sayısı gün geçtikçe artan Osmanlı Ordusu'nun askerlerine yetecek dönemin son model top ve tüfeklerin de sağlanması Abdülaziz döneminde gerçekleşmiştir.

Hükümdarlığı süresince sık sık ülke içi ve ülke dışı temaslarda bulunmuş geziler düzenlemiştir. I. Selim'den sonra Mısır'ı ziyaret eden ilk ve tek Osmanlı Padişahı'dır.

Eyaletlerin yanı sıra Batı Avrupa'da ziyaretler yapan ilk ve tek padişahtır. 1867 yılında Paris'te açılan büyük bir sanat sergisine III. Napolyon'un daveti üzerine katıldı. Sergiden sonra imparator ile temaslarda bulunmuş İngiltere, Belçika, Almanya, Avusturya-Macaristan gezilerinden sonra da geri dönmüştür. Ayrıca Richard Wagner'in Bayreuth operasına maddi yardımda bulunmuş ve davet edilmiştir. Seyahatlerinde İngiltere kraliçesi Victoria, Belçika kralı II. Leopold, Prusya kralı I. Wilhelm, Avusturya-Macaristan imparatoru François-Josef ve Romanya Prensi I. Karol ile görüşmüştür.

Osmanlı'da Abdülaziz döneminde Batı'yla iyi ilişkiler kurulmasına özellikle dikkat edildi. Tanzimat Fermanı ile Osmanlı'nın girdiği Batılılaşma süreci bu dönemde de devam etti. Ülke genelinde yeni vilâyetler ilân edildi ve İstanbul Üniversitesi Fransız Eğitim sistemi örnek alınarak tekrar düzenlendi. Doğu Ekspres'in bir durağı olan Sirkeci Garı'nın temelleri Abdülaziz döneminde atılmıştır. Abdülaziz'in 15 senelik hükümdarlığı boyunca yaptığı bazı yenilikler şunlardır;

İlk kez posta pulu basıldı (1863).

Bank-ı Osmani-i Şahane açıldı (1863).

Osmanlı Donanması'na ilk zırhlı savaş gemisi katıldı (1864).

Vilayet Nizamnamesi ile yeni idari yapı ve bunun uygulanmasıyla vilayet meclisleri oluşturuldu (1864).

Mekteb-i Sanayi (Sanayi Okulu) açıldı (1865).

Darülfünûn (İstanbul Üniversitesi) faaliyete geçti (1868).

Mekteb-i Sultani (Galatasaray Lisesi) açıldı (1868).

Divan-ı Ahkâm-ı Adliye (Yargıtay) kuruldu (1868).

Şura-yı Devlet (Danıştay) kuruldu (1868).

Mecelle yayınlandı (1869).

Darülmuallimat (Kız Öğretmen Okulu) açıldı (1870).

Belediyeye bağlı ilk modern İtfaiye teşkilâtı kuruldu (1871).

Darüşşafaka açıldı (1873).

Mekteb-i Maadin (Maden Mektebi) açıldı (1874).

Döneminde yaşanan önemli olaylardan bir kısmı ise Rusya ve Avrupa devletlerinin kışkırttığı Balkan isyanlarıdır.

Abdülaziz'in hükümdarlığının son yılları ise 1875-76 yılındaki Hersek İsyanı ile 1867'de başlayan ve 1876'da iyice yayılan Bulgar İsyanları ile mücadele ederek geçti.

30 Mayıs 1876 Darbesi ile tahttan indirildi. Gözaltında bulundurulduğu Feriye Sarayı'nda 4 Haziran 1876 tarihinde bilekleri kesilmiş olarak ölü bulundu.

Ölümü hep tartışma konusu olmuştur. Resmî tarih olarak intihar ettiği yazılsa da özellikle son yıllarda öldürüldüğüne dair iddialar daha da artmıştır.